生体認証とは ― しきい値とFAR・FRRの関係

スマートフォンのロック解除や入退室の管理では、指や顔をかざして本人を確かめます。この仕組みが生体認証（biometric authentication）です。指紋や顔のような身体の特徴のほか、声や署名のような行動の特徴も使います。

それでも、本人が指をかざしたのに拒否されることがあります。生体認証は、読み取った特徴と登録した情報の近さを点数にし、基準の値と比べて判定するからです。この点数を照合スコア、基準の値をしきい値と呼びます。点数の比較で決める以上、本人を拒否する誤りも、他人を受け入れる誤りも起こりえます。しきい値を下げると他人を本人と判定することが増え、上げると本人を拒否することが増えます。

片方の誤りを減らすと、もう片方が増えます。入退室の管理とスマートフォンのロック解除でしきい値の考え方が違うのは、このためです。

スマホの顔認証でWebサービスにログインできるパスキーでも、照合は端末の中で行います。生体情報はサイトへ送られません。パスキーには使い回す文字列がないので、パスワードリスト攻撃に使われるものも漏れません。

生体認証には、身体的特徴を使う方式と、行動的特徴を使う方式の2種類があります。身体的特徴は、身体そのものの特徴です。行動的特徴は、動作に表れる特徴です。

それぞれの例は次のとおりです。

表にない指紋認証も、スマートフォンでよく使われる身体的特徴の例です。多要素認証で組み合わせる認証の3要素は、記憶・所持・生体です。ここから先は、生体だけで認証するときの精度の話です。

本人拒否率（FRR）は、本人を誤って拒否する割合です。他人受入率（FAR）は、他人を誤って受け入れる割合です。

生体認証は、照合スコアがしきい値以上なら本人と判定し、しきい値未満なら拒否します。本人なのにスコアがしきい値未満になると、FRRにあたる誤りになります。他人なのにスコアがしきい値以上になると、FARにあたる誤りになります。

しきい値のスライダーを動かすと、FRRとFARの変化を確かめられます。本人と他人の照合スコアの分布は、説明のために作った仮の値です。片方が減るともう片方が増える関係（トレードオフ）が分かりやすく出るようにしてあります。実在する製品や論文の測定値ではありません。

しきい値を上げると、本人でも拒否されることが増えるので、FRRが増えます。同時に、他人を受け入れることは減るので、FARが減ります。しきい値を下げると、この逆になります。

FRRとFARが等しくなるしきい値での誤り率を、等価エラー率（EER）と呼びます。この仮の分布では、しきい値52でFRRとFARがどちらも約6%になります。

しきい値は、FRRとFARのどちらを重く見るかで決めます。本人が拒否される不便さと、他人を受け入れる危険のどちらを避けたいかで、適したしきい値は変わります。

入退室管理のように、他人を誤って受け入れる危険が大きい場面では、しきい値を高くしてFARを低く抑えます。本人が何度か拒否される不便さより、他人を通さないことを優先します。

スマートフォンのロック解除のように何度も使う場面では、本人が拒否される不便さが大きくなります。そのため、FARだけでなくFRRを抑えることも重く見ます。認証を使う場面によって、優先する指標が変わります。

• NIST CSRC Glossary「false accept rate」・「false reject rate」（FAR・FRRの定義。CNSSI 4009-2022の定義を掲載）